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高溫加氫反應(yīng)進(jìn)料泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　泵結(jié)構(gòu)及優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　1.泵結(jié)構(gòu)

　　結(jié)構(gòu)特征為通過(guò)外部的圓筒體和帶有一環(huán)形聯(lián)接面的泵蓋將軸向剖分的內(nèi)殼體包裹在其中。在內(nèi)外殼體之間充滿著為出口壓力的液體，外筒體承受膨脹應(yīng)力和拉伸應(yīng)力，相比之下，內(nèi)殼體僅僅承受壓縮應(yīng)力。內(nèi)殼體為多級(jí)串聯(lián)離心剖分式，泵的揚(yáng)程主要由泵的級(jí)數(shù)來(lái)決定。軸承支架鑄造在兩側(cè)的端蓋上。采用滑動(dòng)軸承+滾動(dòng)軸承形式;軸向力的平衡裝置采用雙平衡鼓形式，隨著工況的變化，平衡鼓與平衡套之間的軸向間隙亦發(fā)生相應(yīng)的變化，可自動(dòng)平衡轉(zhuǎn)子部件產(chǎn)生的軸向力。

　　吸入管、排出管均垂直向上布置。在不拆除外筒體及出入口管線的情況下，可以將內(nèi)殼體及轉(zhuǎn)子拖出。

　　1.軸承體部件 2.泵蓋 3.泵出口 4.轉(zhuǎn)子部件 5.筒體 6.泵吸入口 7.機(jī)械密封 8.聯(lián)軸器

　　2.關(guān)鍵部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　(1)泵筒體設(shè)計(jì) 當(dāng)1.2≤Da/Di≤1.5時(shí)(Da表示筒體外徑，Di表示筒體內(nèi)徑)，筒體壁厚Se，建議按筒體內(nèi)徑Di來(lái)計(jì)算并且進(jìn)行網(wǎng)格劃分及受力分析(計(jì)算過(guò)程略)。

　　(2)葉輪出口寬度b2 葉輪采用相似換算法進(jìn)行葉輪設(shè)計(jì)，速度系數(shù)法進(jìn)行校核(計(jì)算過(guò)程略)。

　　根據(jù)計(jì)算的值，同時(shí)為了保證揚(yáng)程，葉輪(含首級(jí))取Dh=89.3mm，D2=310mm，Dj=120mm�？紤]到比轉(zhuǎn)速比較低，泵效率的要求比較高，b2計(jì)算開(kāi)口值b2=Kb2(Q/n)1/3= Kb2(ns/100)5/6=4.5，考慮熱加工等工藝條件，實(shí)際開(kāi)口取8mm。

　　(3)導(dǎo)葉流道 分段式多級(jí)串聯(lián)泵，從葉輪出來(lái)的液體依靠導(dǎo)葉收集輸送到下級(jí)葉輪的進(jìn)口，因此對(duì)導(dǎo)葉總的要求是：在其收集和輸送液體過(guò)程中要求損失較小，并且使液體均勻地進(jìn)入下級(jí)葉輪;導(dǎo)葉的水力損失在多級(jí)泵中所占的比例較大，合理地設(shè)計(jì)導(dǎo)葉和加工制造非常重要。

　　(4)軸徑的確定 多級(jí)串聯(lián)式離心泵的轉(zhuǎn)子都存在一定程度的撓度，撓度會(huì)因泵軸長(zhǎng)度、直徑和轉(zhuǎn)子質(zhì)量而變化。

　　對(duì)于串聯(lián)式多級(jí)泵，軸承跨距大(由于沒(méi)有中間襯套)，為了降低ISF值，一定要加大軸徑，由此會(huì)使泵效率降低，汽蝕升高，所以軸徑不能無(wú)限放大。

　　(5)口環(huán)間隙與Lomakin效應(yīng)對(duì)于輸送介質(zhì)溫度T=200℃的加氫反應(yīng)進(jìn)料泵，密封環(huán)的間隙值要基于軸的撓度值來(lái)確定。不能將其間隙過(guò)度放大，否則會(huì)造成該泵流量、揚(yáng)程等性能下降;同時(shí)還會(huì)由于密封環(huán)間隙過(guò)大，造成Lomakin效應(yīng)的喪失。尤其是在輸送烴類介質(zhì)(密集程度低、低豁度)的情況下，這種情況的應(yīng)用會(huì)影響Lomakin效應(yīng)，減弱轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。泵在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)振動(dòng)、噪聲加劇等現(xiàn)象，從而造成惡性循環(huán)。

　　所謂的Lomakin效應(yīng)，在實(shí)際泵的正常運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子是浸沒(méi)在泵送液體中的，液體流過(guò)一個(gè)或多個(gè)小的環(huán)形面積，而這些環(huán)形面積則是由把泵隔成不同壓力區(qū)域的間隙形成的，例如在密封環(huán)(口環(huán))、級(jí)間襯套或平衡裝置處。這個(gè)液體的流動(dòng)產(chǎn)生了所謂的流體動(dòng)力軸承效應(yīng)，而且實(shí)際上把轉(zhuǎn)子從兩個(gè)泵外軸承支承的形式轉(zhuǎn)變?yōu)橛杀盟鸵后w潤(rùn)滑的多個(gè)附加內(nèi)部軸承的支承形式。這種現(xiàn)象稱為L(zhǎng)omakin效應(yīng)。

　　由于Lomakin效應(yīng)的結(jié)果，軸在運(yùn)行中的撓度要比其在空氣中運(yùn)行時(shí)的撓度有所減小，這種效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)多級(jí)泵而言，是可以使用較長(zhǎng)或較細(xì)的軸。

　　因此，泵的口環(huán)間隙的確定要考慮Lomakin效應(yīng)。

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